CN111073703A - 一种高黏度聚α烯烃合成油的加氢方法 - Google Patents

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Abstract

一种高黏度聚α烯烃合成油的加氢方法,高黏度聚α烯烃合成油原料和循环油混合后依次进入第一加氢反应区和第二加氢反应区进行反应,其反应流出物经气液分离后,所得的液相物流进行分馏,得到轻质物料和重质物料,所述轻质物料作为循环油循环至原料罐,所述重质物料为精制聚α烯烃合成油产品。采用本发明提供的处理方法,改善了固定床加氢反应器的进料状况,解决了现有技术中存在的固定床加氢反应器中,物料在固定床床层偏流或加氢不完全问题,并且获得了质量优良的精制聚α烯烃合成油产品。

Description

一种高黏度聚α烯烃合成油的加氢方法
技术领域
本发明涉及聚α烯烃合成油的处理,更具体地说,是一种高黏度聚α烯烃合成油的加氢方法。
背景技术
聚α烯烃合成油(PAO)是在催化剂作用下线性α烯烃发生聚合,并将聚合产物进行加氢处理获得的结构规则的长链烷烃。聚α烯烃合成油的黏温性、低温流动性、氧化安定性和蒸发性等均优于矿物基础油,已成为较理想的基础油,广泛用于配制高档和专用的润滑油。聚α烯烃合成油可调制不同品种的柴油机油、汽油机油、冷冻机油、热传导油、压缩机油、自动传动液和润滑脂等,尤其能调制高温及极寒条件下的润滑油,在很多苛刻条件下使用。
一般的线性α烯烃(主要是C8~C12)采用三聚、四聚、五聚可以生产低黏度的PAO产品,其100℃运动黏度在4~20mm2/s。如果聚合的PAO的100℃运动黏度为40~1000mm2/s,则称为高黏度的聚α烯烃合成油。
聚合后的PAO产品需要进行加氢,以饱和残余的烯烃组分,降低PAO油品的溴价,改善PAO油品的安定性。
CN105008409A公开了一种高黏度PAO的加氢方法,将高黏度PAO投置于高压釜中,采用质量比1%的镍系催化剂,在2.0MPa压力、130℃条件下,与氢气反应6h,将反应产物过滤分离出催化剂组分,得到无色透明的加氢产品。
采用现有技术固定床加氢工艺处理高黏度的PAO时,容易造成物料在床层偏流或加氢不完全。采用的间歇高压釜式加氢技术时,存在催化剂耗量大、操作难度大、成本高等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种高黏度聚α烯烃合成油的加氢方法,以解决现有技术中存在的物料在固定床床层偏流或加氢不完全问题。
本发明提供的高黏度聚α烯烃合成油的加氢方法,包括:高黏度聚α烯烃合成油原料和循环油在原料罐内按照一定比例进行混合,混合物料进入第一加氢反应区,在氢气存在下依次与加氢保护剂和加氢精制催化剂I接触进行反应,其反应流出物直接进入第二加氢反应区与加氢精制催化剂II接触进行反应,其反应流出物经气液分离后,所得的液相物流进行分馏,得到轻质物料和重质物料,所述轻质物料作为循环油循环至原料罐,所述重质物料为精制聚α烯烃合成油产品。
在优选的情况下,所述的第一加氢反应区内装填加氢保护剂与加氢精制催化剂I的装填体积比为1:9~1:2。
在优选的情况下,所述的加氢保护剂含有氧化铝载体及负载在该载体上的第VIB族和/或第VIII族加氢活性金属组分,所述氧化铝载体的孔分布为孔直径为10-20纳米的孔的孔容占总孔容的百分数70%~98%。进一步优选,所述加氢活性金属组分选自镍、钴、钼、钨中的至少两种组分,以加氢保护剂为基准,以氧化物计的镍和/或钴的含量为0.1~4重量%,钼和/或钨的含量为4~12重量%。
在优选的情况下,所述加氢精制催化剂I和加氢精制催化剂II中含有氧化铝和/或氧化硅-氧化铝的载体,以及负载该载体上的第VIII族加氢活性贵金属金属组分,以加氢精制催化剂I或加氢精制催化剂II为基准,载体的含量为85~99.99重量%,以氧化物计,加氢活性贵金属金属组分含量为0.01~15重量%,进一步优选,加氢活性贵金属金属组分为钯和/或铂。
在优选的情况下,所述加氢精制催化剂I和加氢精制催化剂II的载体为氧化硅-氧化铝,以氧化硅-氧化铝的总重量计,氧化硅的含量为1~40重量%。
在本发明中,所述高黏度聚α烯烃合成油原料,其100℃运动黏度为40~1000mm2/s,溴价为5~20gBr/100ml。
在优选的情况下,以高黏度聚α烯烃合成油原料为新鲜油,循环油与新鲜油混合后所得混合物料的100℃运动黏度≯30mm2/s,循环油中溴价<0.05gBr/100ml。
在本发明其中一种实施方式中,以高黏度聚α烯烃合成油原料为新鲜油,新鲜油与循环油混合物料也可以按照如下公式进行混合,以满足混合物料的100℃运动黏度≯30mm2/s:
logV100=mlogV100+mlogV100
其中m代表质量分率,V100代表100℃运动黏度。
在优选的情况下,轻质物料的95%馏出温度与重质物料的5%馏出温度差至少为50℃。
在本发明优选的情况下,在装置开工初始,高黏度聚α烯烃合成油与低黏度聚α烯烃合成油混合,所得混合物料的100℃运动黏度≯30mm2/s;其中,低黏度聚α烯烃合成油的95%馏出温度与高黏度聚α烯烃合成油的5%馏出温度差至少为50℃。
在优选的情况下,第一加氢反应区的反应条件为:氢分压3~18MPa,温度为120~300℃,高黏度聚α烯烃合成油原料的液时体积空速为0.3~2.0h-1,氢油比为200~1000,进一步优选的反应条件为:氢分压4~15MPa,反应温度为160~280℃,高黏度聚α烯烃合成油原料的液时体积空速为0.4~1.8h-1,氢油比为300~800。
在优选的情况下,第二加氢反应区的反应条件为:氢分压3~18MPa,温度为140~300℃,高黏度聚α烯烃合成油原料的液时体积空速为0.3~2.0h-1,氢油比为200~1000,进一步优选的反应条件为:氢分压4~15MPa,反应温度为170~290℃,高黏度聚α烯烃合成油原料的液时体积空速为0.4~1.8h-1,氢油比为300~800。
本发明采用两个串联的加氢反应区,一是提高了整体加氢反应区内催化剂的高径比,有利于物料在催化剂表面的分散,并减少了固定床反应器内物料的轴向返混;二是有利于反应热的扩散,防止因反应热集聚而导致的裂化反应的发生或飞温。
采用本发明提供的处理方法,改善了固定床加氢反应器的进料状况,解决了现有技术中存在的固定床加氢反应器中,物料在固定床床层偏流或加氢不完全问题,并且获得了质量优良的精制聚α烯烃合成油产品,所得精制聚α烯烃合成油产品的溴价<0.05gBr/100ml,产品的颜色为赛波特+30号。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
下面结合实施例对本发明的方法予以进一步地说明,但并不因此而限制。
本发明实施例中所用加氢保护剂的组成为:以所述加氢保护剂的总量为基准,以氧化物计,镍的含量为2.5重量%,钨的含量为8.0重量%,其余为氧化铝。
本发明实施例中所用加氢精制催化剂A的组成为:以所述贵金属加氢精制催化剂的总量为基准,以氧化物计,钯的含量为0.39重量%,铂的含量为0.21重量%,其余为氧化硅-氧化铝载体,以载体的总量为基准,氧化硅的含量为35重量%。
本发明实施例中所用加氢精制催化剂B的组成为:以所述贵金属加氢精制催化剂的总量为基准,以氧化物计,钯的含量为0.17重量%,铂的含量为0.45重量%,其余为氧化硅-氧化铝载体,以载体的总量为基准,氧化硅的含量为30重量%。
本发明采用的高黏度PAO作为原料,其基本性质如表1所示。
表1 PAO原料性质
PAO60(原料) 轻质物料
密度(20℃)/g·cm<sup>-3</sup> 0.842 0.798
运动粘度/(mm<sup>2</sup>·s<sup>-1</sup>)
100℃ 62 2.0
40℃ 575 6.4
粘度指数 179 100
倾点/℃ -42 -57
闪点(开)/℃ 275 150
溴价/(gBr/100ml) 12 0.05
馏程(D1160)
5% 555 306
95% / 395
实施例1
循环油和PAO60原料油按照为24:76的重量比混合后,得到混合物料的100℃运动黏度为28mm2/s,加热后的混合物料进入第一加氢反应区,在氢气存在下依次与加氢保护剂和加氢精制催化剂A接触进行反应,加氢保护剂和加氢精制催化剂A的装填重量比为2:8,其反应流出物直接进入第二加氢反应区与加氢精制催化剂A接触进行反应,其反应流出物经气液分离后,所得的液相物流进行分馏,得到轻质物料和重质物料,所述轻质物料作为循环油循环至原料罐,所述重质物料为精制聚α烯烃合成油产品。反应条件如表2所示,轻质物料的性质如表1所示,产品性质如表3所示。
实施例2
循环油和PAO60原料油按照为24:76的重量比混合后,得到混合物料的100℃运动黏度为28mm2/s,加热后的混合物料进入第一加氢反应区,在氢气存在下依次与加氢保护剂和加氢精制催化剂A接触进行反应,加氢保护剂和加氢精制催化剂A的装填重量比为3:7,其反应流出物直接进入第二加氢反应区与加氢精制催化剂B接触进行反应,其反应流出物经气液分离后,所得的液相物流进行分馏,得到轻质物料和重质物料,所述轻质物料作为循环油循环至原料罐,所述重质物料为精制聚α烯烃合成油产品。反应条件如表2所示,轻质物料的性质如表1所示,产品性质如表3所示。
实施例3
循环油和PAO60原料油按照为48:52的重量比混合后,得到混合物料的100℃运动黏度为12mm2/s,加热后的混合物料进入第一加氢反应区,在氢气存在下依次与加氢保护剂和加氢精制催化剂A接触进行反应,加氢保护剂和加氢精制催化剂A的装填重量比为2:8,其反应流出物直接进入第二加氢反应区与加氢精制催化剂A接触进行反应,其反应流出物经气液分离后,所得的液相物流进行分馏,得到轻质物料和重质物料,所述轻质物料作为循环油循环至原料罐,所述重质物料为精制聚α烯烃合成油产品。反应条件如表2所示,轻质物料的性质如表1所示,产品性质如表4所示。
实施例4
循环油和PAO60原料油按照为48:52的重量比混合后,得到混合物料的100℃运动黏度为12mm2/s,加热后的混合物料进入第一加氢反应区,在氢气存在下依次与加氢保护剂和加氢精制催化剂B接触进行反应,加氢保护剂和加氢精制催化剂B的装填重量比为3:7,其反应流出物直接进入第二加氢反应区与加氢精制催化剂B接触进行反应,其反应流出物经气液分离后,所得的液相物流进行分馏,得到轻质物料和重质物料,所述轻质物料作为循环油循环至原料罐,所述重质物料为精制聚α烯烃合成油产品。反应条件如表2所示,轻质物料的性质如表1所示,产品性质如表4所示。
表2反应条件
Figure BDA0001835221060000071
Figure BDA0001835221060000081
表3产品性质
项目 实施例1 实施例2
密度(20℃)/g·cm<sup>-3</sup> 0.842 0.842
运动黏度/(mm<sup>2</sup>·s<sup>-1</sup>)
100℃ 62 62
40℃ 575 575
黏度指数 179 179
倾点/℃ -42 -42
闪点(开)/℃ 275 275
溴价/(gBr/100ml) 0.04 0.03
赛波特号/号 +30 +30
馏程(D1160)
5% 555 555
95% / /
表4产品性质
Figure BDA0001835221060000082
Figure BDA0001835221060000091

Claims (12)

1.一种高黏度聚α烯烃合成油的加氢方法,包括:高黏度聚α烯烃合成油原料和循环油在原料罐内按照一定比例进行混合,混合物料进入第一加氢反应区,在氢气存在下依次与加氢保护剂和加氢精制催化剂I接触进行反应,其反应流出物直接进入第二加氢反应区与加氢精制催化剂II接触进行反应,其反应流出物经气液分离后,所得的液相物流进行分馏,得到轻质物料和重质物料,所述轻质物料作为循环油循环至原料罐,所述重质物料为精制聚α烯烃合成油产品。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的第一加氢反应区内装填加氢保护剂与加氢精制催化剂I的装填体积比为1:9~1:2。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述的加氢保护剂含有氧化铝载体及负载在该载体上的第VIB族和/或第VIII族加氢活性金属组分,所述氧化铝载体的孔分布为孔直径为10-20纳米的孔的孔容占总孔容的百分数70%~98%。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述加氢活性金属组分选自镍、钴、钼、钨中的至少两种组分,以加氢保护剂为基准,以氧化物计的镍和/或钴的含量为0.1~4重量%,钼和/或钨的含量为4~12重量%。
5.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述加氢精制催化剂I和加氢精制催化剂II中含有氧化铝和/或氧化硅-氧化铝的载体,以及负载该载体上的第VIII族加氢活性贵金属金属组分,以加氢精制催化剂I或加氢精制催化剂II为基准,载体的含量为85~99.99重量%,以氧化物计,加氢活性贵金属金属组分含量为0.01~15重量%,优选加氢活性贵金属金属组分为钯和/或铂。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述加氢精制催化剂I和加氢精制催化剂II的载体为氧化硅-氧化铝,以氧化硅-氧化铝的总重量计,氧化硅的含量为1~40重量%。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述高黏度聚α烯烃合成油原料,其100℃运动黏度为40~1000mm2/s,溴价为5~20gBr/100ml。
8.根据权利要求1或7所述的方法,其特征在于,以高黏度聚α烯烃合成油原料为新鲜油,循环油与新鲜油混合后所得混合物料的100℃运动黏度≯30mm2/s,循环油中溴价<0.05gBr/100ml。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在装置开工初始,高黏度聚α烯烃合成油与低黏度聚α烯烃合成油混合,所得混合物料的100℃运动黏度≯30mm2/s;
其中,低黏度聚α烯烃合成油的95%馏出温度与高黏度聚α烯烃合成油的5%馏出温度差至少为50℃。
10.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,轻质物料的95%馏出温度与重质物料的5%馏出温度差至少为50℃。
11.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,第一加氢反应区的反应条件为:氢分压3~18MPa,温度为120~300℃,高黏度聚α烯烃合成油原料的液时体积空速为0.3~2.0h-1,氢油比为200~1000,优选的反应条件为:氢分压4~15MPa,反应温度为160~280℃,高黏度聚α烯烃合成油原料的液时体积空速为0.4~1.8h-1,氢油比为300~800。
12.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,第二加氢反应区的反应条件为:氢分压3~18MPa,温度为140~300℃,高黏度聚α烯烃合成油原料的液时体积空速为0.3~2.0h-1,氢油比为200~1000,优选的反应条件为:氢分压4~15MPa,反应温度为170~290℃,高黏度聚α烯烃合成油原料的液时体积空速为0.4~1.8h-1,氢油比为300~800。
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